JP2002189232A

JP2002189232A - 液晶表示装置、およびアクティブマトリクス基板

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Publication number: JP2002189232A
Application number: JP2001273366A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Shimada; 尚幸島田; Masaru Kajitani; 優梶谷; Masaya Okamoto; 昌也岡本; Naofumi Kondo; 直文近藤; Mikio Katayama; 幹雄片山; Yoshikazu Sakihana; 由和咲花; Akihiro Yamamoto; 明弘山本; Yukinobu Nakada; 幸伸中田; Hirohiko Nishiki; 博彦錦; Yoshihiro Shimada; 吉祐嶋田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: JP3541026B2

Abstract

(57)【要約】【課題】開口率向上のために画素電極と各配線とをオ
ーバーラップさせると共に、層間絶縁膜として高透過率
の膜を用いることによりバックライトからの光を有効に
利用する。【解決手段】本発明は、ゲート配線と、ソース配線
と、該ゲート配線と該ソース配線との交差部の近傍に設
けられたスイッチング素子とを有し、該スイッチング素
子は前記ゲート配線に接続されたゲート電極と、前記ソ
ース配線に接続されたソース電極と、液晶層に電圧を印
加するための画素電極に接続されたドレイン電極とを有
する液晶表示装置であって、前記スイッチング素子、前
記ゲート配線および前記ソース配線の上部に、波長４０
０から８００ｎｍの光に対する透過率が９０パーセント
以上であり、かつ、分光透過率が、緑・赤色光に対して
青色光の透過率が低い感光性有機膜からなる層間絶縁膜
が設けられ、該層間絶縁膜上に前記画素電極が設けら
れ、前記層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前
記画素電極と前記ドレインとを、前記ゲート配線または
付加容量配線上部で接続する電極を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タやテレビジョン装置などのディスプレイに利用され、
アドレス素子として薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴとい
う）などのスイッチング素子を備えた液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、アクティブマトリクス基板を
備えた従来の液晶表示装置の構成を示す回路図である。

【０００３】図１６において、このアクティブマトリク
ス基板には、複数の画素電極１がマトリクス状に形成さ
れており、この画素電極１には、スイッチング素子であ
るＴＦＴ２が接続されて設けられている。このＴＦＴ２
のゲート電極には走査信号を供給するためのゲート配線
３が接続され、ゲート電極に入力されるゲート信号によ
ってＴＦＴ２が駆動制御される。また、ＴＦＴ２のソー
ス電極には表示信号（データ信号）を供給するためソー
ス配線４が接続され、ＴＦＴ２の駆動時に、ＴＦＴ２を
介してデータ（表示）信号が画素電極１に入力される。
各ゲート配線３とソース配線４とは、マトリクス状に配
列された画素電極１の周囲を通り、互いに直交差するよ
うに設けられている。さらに、ＴＦＴ２のドレイン電極
は画素電極１および付加容量５に接続されており、この
付加容量５の対向電極はそれぞれ共通配線６に接続され
ている。付加容量５は液晶層に印加される電圧を保持す
るために用いられる。付加容量は、アクティブマトリク
ス基板に形成された画素電極と対向基板に形成された対
向電極とに挟持された液晶層を含む液晶容量と、並列に
設けられる。

【０００４】図１７は従来の液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板のＴＦＴ部分の断面図である。

【０００５】図１７において、透明絶縁性基板１１上
に、図１６のゲート配線３に接続されたゲート電極１２
が形成され、その上を覆ってゲート絶縁膜１３が形成さ
れている。さらにその上にはゲート電極１２と重畳する
ように半導体層１４が形成され、その中央部上にチャネ
ル保護層１５が形成されている。このチャネル保護層１
５の両端部および半導体層１４の一部を覆い、チャネル
保護層１５上で分断された状態で、ソース電極１６ａお
よびドレイン電極１６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層が形成されて
いる。一方のｎ⁺Ｓｉ層であるソース電極１６ａ上に
は、図１６のソース配線４となる金属層１７ａが形成さ
れ、他方のｎ⁺Ｓｉ層であるドレイン電極１６ｂ上に
は、ドレイン電極１６ｂと画素電極１とを接続する金属
層１７ｂが形成されている。さらに、これらのＴＦＴ
２、ゲート配線３およびソース配線４上部を覆って層間
絶縁膜１８が形成されている。

【０００６】この層間絶縁膜１８の上には、画素電極１
となる透明導電膜が形成され、この透明導電膜は、層間
絶縁膜１８を貫くコンタクトホール１９を介して、ＴＦ
Ｔ２のドレイン電極１６ｂと接続した金属層１７ｂと接
続されている。

【０００７】このように、ゲート配線３およびソース配
線４と、画素電極１となる透明導電膜との間に層間絶縁
膜１８が形成されているので、各配線３，４に対して画
素電極１をオーバーラップさせることができる。このよ
うな構造は、例えば特開昭５８−１７２６８５号公報に
開示されており、これによって液晶表示装置の開口率を
向上させることができると共に、各配線３，４に起因す
る電界をシールドしてディスクリネーションを抑制する
ことができる。

【０００８】上記層間絶縁膜１８としては、従来、窒化
シリコン（ＳｉＮ）などの無機膜をＣＶＤ法を用いて膜
厚５００ｎｍ程度に形成していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この層
間絶縁膜１８上に透明絶縁膜であるＳｉＮ_X，ＳｉＯ₂、
ＴａＯ_XなどをＣＶＤ法またはスパッタ法により成膜し
た場合、その下地膜の膜厚による凹凸を反映するので、
画素電極１をこの上に形成したときに下地膜の段差によ
り段差が形成されて液晶分子の配向不良を引き起こすと
いう問題があった。

【００１０】また、画素部を平坦化するためにポリイミ
ドなどの有機膜の塗布により成膜した場合、画素電極と
ドレイン電極を電気的に接続させるためのコンタクトホ
ールを形成するために、マスク材を用いてフォトパター
ニングを行い、エッチングにより、コンタクトホールの
加工を行って、最後に不要となったフォトレジストを剥
離する工程を必要としていた。また、このエッチングお
よび剥離工程を短縮化するために感光性ポリイミド膜を
使用する方法も考えられるが、この場合、層間絶縁膜を
形成した後の樹脂が着色して見えるために、高い光透過
性および透明性が要求される液晶表示装置の層間絶縁膜
には適さないという問題があった。

【００１１】また、上記従来の液晶表示装置のように、
ゲート配線３およびソース配線４と、画素電極１との間
に層間絶縁膜１８を形成すると、各配線３，４に対して
画素電極１をオーバーラップさせることができ、液晶表
示装置の開口率向上させることができる。ところが、こ
のように、各配線３，４と画素電極１とをオーバーラッ
プさせる構造とした場合、各配線３，４と画素電極１と
の間の容量が増加するという問題を有していた。特に、
窒化シリコン膜などの無機膜は比誘電率が８と高く、Ｃ
ＶＤ法を用いて成膜しており、５００ｎｍ程度の膜厚と
なる。この程度の膜厚では各配線３，４と画素電極１と
の間の容量の増加が大きくなり、以下の（１），（２）
に示すような問題があった。なお、窒化シリコン膜など
の無機膜をそれ以上の膜厚に成膜しようとすると、製造
プロセス上、時間がかかりすぎるという問題を有してい
た。

【００１２】（１）ソース配線４と画素電極１とをオー
バーラップさせる構造とした場合、ソース配線４と画素
電極１との間の容量が大きくなって信号透過率が大きく
なり、保持期間の間に画素電極１に保持されているデー
タ信号は、データ信号の電位によって揺動を受けること
になる。このため、その画素の液晶に印加される実効電
圧が変動し、実際の表示において特に縦方向の隣の画素
に対して縦クロストークが観察されるという問題があっ
た。

【００１３】このようなソース配線４と画素電極１との
間の容量が表示に与える影響を減らす方法の１つとし
て、例えば特開平６−２３０４２２号公報には、１ソー
スライン毎に対応する画素に与えるデータ信号の極性を
反転させる駆動方法が提案されている。この駆動方法で
は、隣接する画素の表示に相関が高い白黒表示のパネル
に対しては有効であったが、通常のノートブック型パー
ソナルコンピューターなどのように、画素電極を縦スト
ライプ状に配列した場合（カラー表示の場合、画素電極
の形状は、例えば正方形の画素をＲ，Ｇ，Ｂで３等分し
た縦長の長方形状である縦ストライプ状をしている）に
は、ソース配線４に対する隣接画素は、表示色がそれぞ
れ異なっている。このため、上記１ソースライン毎の極
性反転駆動方法は、白黒表示の場合には縦クロストーク
低減に効果があったものの、一般的なカラー表示の場合
にはクロストーク低減に効果が不十分であった。

【００１４】（２）画素電極１と、その画素を駆動する
ゲート配線３とをオーバーラップさせる構造とした場
合、ゲート配線３と画素電極１との間の容量が大きくな
って、ＴＦＴ２を制御するスイッチング信号に起因し
て、画素への書き込み電圧のフィードスルーが大きくな
るという問題があった。

【００１５】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、開口率向上のために画素電極と各配線とをオーバー
ラップさせて液晶表示装置の開口率の向上および液晶の
配向不良の抑制を図る。また、層間絶縁膜として高透過
率の膜を用いることによりバックライトからの光を有効
に利用する。さらに、広視野角化を実現する。さらに、
製造工程が簡略化でき、かつ各配線と画素電極との間の
容量成分が表示に与えるクロストークなどの影響をより
低減して良好な表示を得ることができる液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、ゲート配線と、ソース配線と、該ゲート配線と該ソ
ース配線との交差部の近傍に設けられたスイッチング素
子とを有し、該スイッチング素子は前記ゲート配線に接
続されたゲート電極と、前記ソース配線に接続されたソ
ース電極と、液晶層に電圧を印加するための画素電極に
接続されたドレイン電極とを有する液晶表示装置であっ
て、前記スイッチング素子、前記ゲート配線および前記
ソース配線の上部に、波長４００から８００ｎｍの光に
対する透過率が９０パーセント以上であり、かつ、分光
透過率が、緑・赤色光に対して青色光の透過率が低い感
光性有機膜からなる層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁
膜上に前記画素電極が設けられ、前記層間絶縁膜を貫く
コンタクトホールを介して前記画素電極と前記ドレイン
とを、前記ゲート配線または付加容量配線上部で接続す
る電極を有しており、そのことによって上記目的が達成
される。

【００１７】本発明の液晶表示装置は、ゲート配線と、
ソース配線と、該ゲート配線と該ソース配線との交差部
の近傍に設けられたスイッチング素子とを有し、該スイ
ッチング素子は前記ゲート配線に接続されたゲート電極
と、前記ソース配線に接続されたソース電極と、液晶層
に電圧を印加するための画素電極に接続されたドレイン
電極とを有する液晶表示装置であって、前記スイッチン
グ素子、前記ゲート配線および前記ソース配線の上部
に、ｉ線（３６５ｎｍ）にピーク波長を有し、かつ、波
長４００から８００ｎｍの光に対する透過率が９０パー
セント以上の感光性有機膜からなる層間絶縁膜が設けら
れ、該層間絶縁膜上に前記画素電極が設けられ、前記層
間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前記画素電極
と前記ドレインとを、前記ゲート配線または付加容量配
線上部で接続する電極を有しており、そのことによって
上記目的が達成される。

【００１８】前記画素電極と、前記ソース配線および前
記ゲート配線のうち少なくともいずれかとが、配線幅方
向に１μｍ以上重なって設けられていることが好まし
い。

【００１９】前記層間絶縁膜の膜厚が１．５μｍ以上で
あることが好ましい。

【００２０】前記層間絶縁膜は、ｉ線（３６５ｎｍ）に
感光波長のピークを有する感光性樹脂からなることが好
ましい。

【００２１】前記層間絶縁膜の分光透過率が、緑・赤色
光に対して青色光の透過率が低い有機膜からなることが
好ましい。

【００２２】前記液晶層に印加される電圧を保持するた
めの付加容量をさらに有し、前記コンタクトホールは、
該付加容量の一方の電極または前記ゲート配線の上部に
設けられていることが好ましい。

【００２３】また、本発明の別の液晶表示装置は、ゲー
ト配線と、ソース配線と、ゲート配線とソース配線との
交差部の近傍に設けられたスイッチング素子とを有し、
該スイッチング素子は該ゲート配線に接続されたゲート
電極と、該ソース配線に接続されたソース電極と、液晶
層に電圧を印加するための画素電極に接続されたドレイ
ン電極とを有する液晶表示装置であって、該スイッチン
グ素子、該ゲート配線および該ソース配線の上部に、有
機膜からなる層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に該画素電
極が設けられ、該液晶層の厚さが４．５μｍ以下であ
り、そのことによって上記目的が達成される。

【００２４】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配線とソース
配線との交差部の近傍に設けられたスイッチング素子と
を有し、該スイッチング素子は該ゲート配線に接続され
たゲート電極と、該ソース配線に接続されたソース電極
と、容量を形成するための電極に接続されたドレイン電
極とを有するアクティブマトリクス基板であって、該ス
イッチング素子、該ゲート配線および該ソース配線の上
部に、ｉ線（３６５ｎｍ）にピーク波長を有する感光性
樹脂からなる層間絶縁膜が設けられ、該容量を形成する
ための電極が該層間絶縁膜上に設けられており、そのこ
とによって上記目的が達成される。

【００２５】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上に、複数のスイッチング素子をマトリクス状に形成す
ると共に、該スイッチング素子のゲート電極に接続され
たゲート配線および、該スイッチング素子のソース電極
に接続されたソース配線を互いに交差するように形成す
る工程と、該スイッチング素子、該ゲート配線、該ソー
ス配線の上部に、塗布法により波長４００から８００ｎ
ｍの光に対する透過率が９０パーセント以上の透明度の
高い有機膜を形成した後、該有機膜をパターニングして
層間絶縁膜を形成すると共に、該層間絶縁膜を貫いて該
スイッチング素子に電気的に接続されるコンタクトホー
ルを形成する工程と、該層間絶縁膜上およびコンタクト
ホール内に、画素電極を形成する工程とを有し、前記有
機膜のパターニングは、該有機膜を露光し、該露光され
た有機膜を現像する工程を含有し、該有機膜の露光およ
び現像後に、該有機膜中の感光剤を反応させるために基
板全面に露光を行うことで該有機膜を脱色することを特
徴としており、そのことによって上記目的が達成され
る。

【００２６】前記有機膜を、その濃度が０．１から１．
０ｍｏｌ％のテトラメチルアンモニウムヒドロオキサイ
ド現像液により現像して層間絶縁膜を形成することが好
ましい。

【００２７】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上に、複数のスイッチング素子をマトリクス状に形成す
ると共に、該スイッチング素子のゲート電極に接続され
たゲート配線および、該スイッチング素子のソース電極
に接続されたソース配線を互いに交差するように形成す
る工程と、該スイッチング素子、該ゲート配線、該ソー
ス配線の上部に、塗布法により波長４００から８００ｎ
ｍの光に対する透過率が９０パーセント以上の透明度の
高い有機膜を形成した後、該有機膜をパターニングして
層間絶縁膜を形成すると共に、該層間絶縁膜を貫いて該
スイッチング素子に電気的に接続されるコンタクトホー
ルを形成する工程と、該層間絶縁膜上およびコンタクト
ホール内に、画素電極を形成する工程とを有し、前記有
機膜をパターニングは、該有機膜上にフォトレジスト層
を形成する工程と、該フォトレジスト層上にシランカッ
プリング剤を塗布し、該シランカップリング剤を酸化す
る工程と、該フォトレジスト層をパターニングする工程
と、該酸化されたシランカップリング剤で覆われたパタ
ーン形成された該フォトレジスト層をマスクとして、該
有機膜をエッチングする工程とを含有することを特徴と
しており、そのことによって上記目的が達成される。

【００２８】前記有機膜をパターニングする工程は、前
記有機膜上にシリコンを含有するフォトレジスト層を形
成する工程と、該フォトレジスト層をパターニングする
工程と、パターン形成された該フォトレジスト層をマス
クとして、該有機膜をエッチングする工程とを包含する
ことが好ましい。

【００２９】前記エッチング工程は、ＣＦ₄、ＣＦ₃Ｈお
よびＳＦ₆のうちの少なくとも１つを含むガスを用いて
ドライエッチングする工程であることが好ましい。

【００３０】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上に、複数のスイッチング素子をマトリクス状に形成す
ると共に、該スイッチング素子のゲート電極に接続され
たゲート配線および、該スイッチング素子のソース電極
に接続されたソース配線を互いに交差するように形成す
る工程と、該スイッチング素子、該ゲート配線、該ソー
ス配線の上部に、塗布法により波長４００から８００ｎ
ｍの光に対する透過率が９０パーセント以上の透明度の
高い有機膜を形成した後、該有機膜をパターニングして
層間絶縁膜を形成すると共に、該層間絶縁膜を貫いて該
スイッチング素子に電気的に接続されるコンタクトホー
ルを形成する工程と、該層間絶縁膜上およびコンタクト
ホール内に、画素電極を形成する工程とを有し、前記有
機膜を形成する前に、該有機膜が形成される前記基板の
表面に紫外線を照射する工程を含有することを特徴とし
ており、そのことによって上記目的が達成される。

【００３１】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上に、複数のスイッチング素子をマトリクス状に形成す
ると共に、該スイッチング素子のゲート電極に接続され
たゲート配線および、該スイッチング素子のソース電極
に接続されたソース配線を互いに交差するように形成す
る工程と、該スイッチング素子、該ゲート配線、該ソー
ス配線の上部に、塗布法により波長４００から８００ｎ
ｍの光に対する透過率が９０パーセント以上の透明度の
高い有機膜を形成した後、該有機膜をパターニングして
層間絶縁膜を形成すると共に、該層間絶縁膜を貫いて該
スイッチング素子に電気的に接続されるコンタクトホー
ルを形成する工程と、該層間絶縁膜上およびコンタクト
ホール内に、画素電極を形成する工程とを有し、前記画
素電極を形成する前に、該層間絶縁膜の表面に対して酸
素プラズマによる灰化処理を行う工程を含有することを
特徴としており、そのことによって上記目的が達成され
る。

【００３２】前記酸素プラズマによる前記灰化処理によ
って、前記層間絶縁膜の表面より１００ｎｍから５００
ｎｍの厚さが灰化されることが好ましい。

【００３３】前記画素電極の膜厚を５０ｎｍ以上に形成
することが好ましい。

【００３４】前記有機膜を形成する材料がシランカップ
リング剤を含むことが好ましい。

【００３５】前記シランカップリング剤は、ヘキサメチ
ルジシラザンと、ジメチルジメトキシシランと、ｎ−ブ
チルトリメトキシシランのうちの少なくとも１つを含む
ことが好ましい。

【００３６】前記有機膜を形成する前に、該有機膜が形
成される前記基板の表面に窒化シリコン膜を形成する工
程をさらに含有することが好ましい。

【００３７】前記画素電極を形成する前に、前記層間絶
縁膜の表面に対して酸素プラズマによる灰化処理を行う
工程を更に包含することが好ましい。

【００３８】前記酸素プラズマによる前記灰化処理によ
って、前記層間絶縁膜の表面より１００ｎｍから５００
ｎｍの厚さが灰化されるのが好ましい。

【００３９】前記有機膜を形成する前に、該有機膜が形
成される前記基板の表面に窒化シリコン膜を形成する工
程をさらに包含してもよい。

【００４０】以下に、本発明の作用を説明する。本発明
においては、スイッチング素子、ゲート配線およびソー
ス配線の上部に可視光である波長４００から８００ｎｍ
の光に対する透過率が９０パーセント以上の透明度の高
い有機膜からなる層間絶縁膜が設けられ、その上に画素
電極が設けられて、層間絶縁膜を貫くコンタクトホール
を介してＴＦＴのドレイン電極と接続されている。この
ように、高透過率で、着色のない層間絶縁膜を用いるこ
とによって、液晶表示装置の透過率を高めることができ
る。従って、液晶表示装置の高輝度化やバックライトか
らの光量を抑えることによって低消費電力化を図ること
ができる。また、層間絶縁膜が設けられることにより、
各配線と画素電極とをオーバーラップさせることができ
て、開口率を向上することが可能となると共に液晶の配
向不良が抑制可能となる。しかも、この層間絶縁膜は、
アクリル系感光性樹脂などの有機材料からなっているの
で、従来用いられていた窒化シリコンなどの無機薄膜に
比べて比誘電率が低く、透明度が高い良質な膜を生産性
よく得られるので、膜厚を厚くすることが可能となっ
て、各配線と画素電極との間の容量分が低減されて信号
透過率も抑制され、これにより、各配線と画素電極との
間の容量成分が表示に与えるクロストークなどの影響を
より低減してより良好な表示が得られる。

【００４１】さらに、画素電極と各配線とを１μｍ以上
オーバーラップさせると、開口率を最大限にすることが
できると共に、画素電極の各配線に対する加工精度が粗
くても良い。つまり、加工精度が粗くても画素電極と各
配線が重なっていれば、重なった各配線によって光漏れ
は遮断される。

【００４２】また、層間絶縁膜の膜厚を１．５μｍ以上
にすると、画素電極と各配線とを１μｍ以上オーバーラ
ップさせても、各配線と画素電極との間の容量は十分小
さくなって時定数も小さくなり、容量成分が表示に与え
るクロストークなどの影響をより低減してより良好な表
示が得られる。

【００４３】この層間絶縁膜は、感光性アクリル系樹脂
などの感光性の有機材料を塗布法により塗布し、露光お
よびアルカリ現像によりパターニングして、数μｍとい
う膜厚の有機薄膜が生産性よく得られる。

【００４４】また、紫外線に感光する感光性樹脂を用い
て層間絶縁膜を形成する場合、ｉ線に吸収波長のピーク
を有する材料（感光剤）を用いると、コンタクトホール
の加工精度が向上するとともに、感光性樹脂の着色を抑
制することができる。ｉ線（３６５ｎｍ）は、露光工程
の光源として用いられる水銀灯の輝線のなかで最も短波
長で、可視光の波長領域から離れているからである。着
色のない層間絶縁膜を用いることによって、液晶表示装
置やアクティブマトリクス基板の透過率を高めることが
できる。従って、液晶表示装置の高輝度化やバックライ
トからの光量を抑えることによって低消費電力化を図る
ことができる。

【００４５】また、層間絶縁膜として、数μｍの厚さに
形成するので、層間絶縁膜の透過率はできるだけ高い方
が好ましいが、人間の目の視感度は、緑や赤に比べて青
に対しては若干低いので、層間絶縁膜の分光透過率は青
色光に対する透過率が若干低くても、表示品位の低下は
少ない。

【００４６】さらに、層間絶縁膜を貫くコンタクトホー
ルが、遮光性の付加容量配線またはゲート配線の上部に
設けられていると、液晶の配向乱れによる光漏れが開口
部以外の遮光部で発生することになり、コントラストの
低下が生じない。

【００４７】また、有機膜からなる層間絶縁膜と、該層
間絶縁膜上に該画素電極を設け、液晶層の厚さが４．５
μｍ以下とし、画素電極と各配線との間に従来設けてい
たマージンを無くして、画素電極が大きくし、表示開口
率を向上させることでその明るさも向上し、コントラス
トが非常に良くなって、コントラストが悪化することな
く液晶層の厚みを４．５μｍ以下と薄くしてリタデーシ
ョン値を小さくし、視野角を広くすることが可能とな
り、多大なる広視野角化が図られる。

【００４８】さらに、本発明に用いた比較的膜厚の厚い
層間絶縁膜によって平坦化が可能になって、従来、その
下層の配線などによる段差部で起こっていた画素電極の
ドレイン側における断線など、段差による影響がなくな
り、また、段差による配向不良が防止される。また、ソ
ース配線と画素電極間の層間絶縁膜で絶縁されており、
ソース配線と画素電極間の電気的リークによる欠陥絵素
が極めて少なくなり、製造歩留の向上が可能になり、製
造コストの減少も可能になる。

【００４９】さらに、画素電極の膜厚が５０ｎｍ以上で
あれば、膜表面隙間からの薬液の侵入が防止可能とな
り、剥離液に使用する薬液によって生ずる樹脂の膨潤が
抑制される。

【００５０】さらに、従来、層間絶縁膜を形成するため
に必要であった成膜、フォトレジストによるパターン形
成工程、エッチング、レジスト剥離、洗浄工程が、本発
明では樹脂形成工程のみで形成可能であるため、製造工
程の短縮化および簡素化を図ることが可能となり、製造
コストの減少をも図ることが可能となる。

【００５１】さらに、層間絶縁膜の露光および現像後、
前記有機膜に使用する感光剤に対して、基板全面に露光
を行い、不要な感光剤を完全に反応させることで、より
透明度の高い層間絶縁膜とすることが可能となる。

【００５２】さらに、前記有機膜を、その濃度が０．１
から１．０ｍｏｌ％のテトラメチルアンモニウムヒドロ
オキサイド現像液により現像して層間絶縁膜を形成する
と、有機膜の残膜量の制御、コンタクト不良の防止、現
像液の繰り返し処理の際の濃度変動を制御するのが容易
になる。

【００５３】また、有機薄膜を積層し、その上にフォト
レジストを形成後、エッチングプロセスによりパターニ
ングして形成することで、樹脂の設計の自由度が上が
り、低誘電率および高耐熱性の樹脂を使用することがで
きる。

【００５４】さらに、感光性を有さない有機材料からな
る層間絶縁膜をパターニングするために用いるフォトレ
ジストの材料としては、シリコン元素を含有するフォト
レジストを用いることで、エッチングの選択比が高く高
精度のパターニングが可能である。

【００５５】さらに、フォトレジスト層の表面にシラン
カップリング剤を塗布し、このシランカップリング剤層
を酸素プラズマ処理することによって、フォトレジスト
層のエッチング速度を小さくすることができる。

【００５６】さらに、上記シリコン元素を利用して選択
比を向上する方法は、ＣＦ₄、ＣＦ₃ＨまたはＳＦ₆を含
有するエッチングガスを用いたドライエッチング法にお
いて特に顕著な効果が得られる。

【００５７】また、層間絶縁膜内にシランカップリング
剤を含ませることにより、層間絶縁膜とその下地膜との
間の密着性を向上させることができプロセス中の処理に
対して安定なデバイスが実現する。

【００５８】さらに、シランカップリング剤のなかで
も、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジエトキシシラ
ン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン等が、特に密着性の
改善効果が著しい。

【００５９】さらに、層間絶縁膜を形成する前の基板表
面に紫外光を照射することで、層間絶縁膜とその下地膜
との間の密着性が向上し、プロセス中の処理に対して安
定なデバイスが実現する。

【００６０】さらに、層間絶縁膜上に画素電極材料を成
膜する前に酸素プラズマによりその表面を灰化すること
で、この層間絶縁膜とその上に成膜される画素電極材料
との間の密着性が向上し、プロセス中の処理に対してよ
り安定なデバイスが実現する。

【００６１】さらに、前記酸素プラズマによる灰化処理
を層間絶縁膜の表面より１００ｎｍから５００ｎｍの厚
さとすることで、表示品位に問題のない範囲で密着性改
善が図れる。

【００６２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１の透過型液
晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の１画素
部分の構成を示す平面図である。

【００６３】図１において、アクティブマトリクス基板
には、複数の画素電極２１がマトリクス状に設けられて
おり、これらの画素電極２１の周囲を通り、互いに直交
差するように、走査信号を供給するための各ゲート配線
２２と表示信号を供給するためのソース配線２３が設け
られている。これらのゲート配線２２とソース配線２３
はその一部が画素電極２１の外周部分とオーバーラップ
している。また、これらのゲート配線２２とソース配線
２３の交差部分において、画素電極２１に接続されるス
イッチング素子としてのＴＦＴ２４が設けられている。
このＴＦＴ２４のゲート電極にはゲート配線２２が接続
され、ゲート電極に入力される信号によってＴＦＴ２４
が駆動制御される。また、ＴＦＴ２４のソース電極には
ソース配線２３が接続され、ＴＦＴ２４のソース電極に
データ信号が入力される。さらに、ＴＦＴ２４のドレイ
ン電極は、接続電極２５さらにコンタクトホール２６を
介して画素電極２１と接続されるとともに、接続電極２
５を介して付加容量の一方の電極である付加容量電極２
５ａと接続されている。この付加容量の他方の電極であ
る付加容量対向電極２７は共通配線（図１６の６）に接
続されている。

【００６４】図２は図１の透過型液晶表示装置における
アクティブマトリクス基板のＡ−Ａ'断面図である。

【００６５】図２において、透明絶縁性基板３１上に、
図１のゲート配線２２に接続されたゲート電極３２が設
けられ、その上を覆ってゲート絶縁膜３３が設けられて
いる。その上にはゲート電極３２と重畳するように半導
体層３４が設けられ、その中央部上にチャネル保護層３
５が設けられている。このチャネル保護層３５の両端部
および半導体層３４の一部を覆い、チャネル保護層３５
上で分断された状態で、ソース電極３６ａおよびドレイ
ン電極３６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層が設けられている。一方
のｎ⁺Ｓｉ層であるソース電極３６ａの端部上には、透
明導電膜３７ｃと金属層３７ｂとが設けられて２層構造
のソース配線２３となっている。また、他方のｎ⁺Ｓｉ
層であるドレイン電極３６ｂの端部上には、透明導電膜
３７ａ'と金属層３７ｂ'とが設けられ、透明導電膜３７
ａ'は延長されて、ドレイン電極３６ｂと画素電極２１
とを接続するとともに付加容量の一方の電極である付加
容量電極２５ａに接続される接続電極２５となってい
る。さらに、ＴＦＴ２４、ゲート配線２２およびソース
配線２３、接続電極２５の上部を覆って層間絶縁膜３８
が設けられている。

【００６６】この層間絶縁膜３８上には、画素電極２１
となる透明導電膜が設けられ、層間絶縁膜３８を貫くコ
ンタクトホール２６を介して、接続電極２５である透明
導電膜３７ａ'によりＴＦＴ２４のドレイン電極３６ｂ
と接続されている。

【００６７】以上のように本実施形態１のアクティブマ
トリクス基板が構成され、このアクティブマトリクス基
板は以下のようにして製造することができる。

【００６８】まず、ガラス基板などの透明絶縁性基板３
１上に、ゲート電極３２、ゲート絶縁膜３３、半導体層
３４、チャネル保護層３５、ソース電極３６ａおよびド
レイン電極３６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層を順次成膜して形成
する。ここまでの作製プロセスは、従来のアクティブマ
トリクス基板の製造方法と同様にして行うことができ
る。

【００６９】次に、ソース配線２３および接続電極２５
を構成する透明導電膜３７ａ，３７ａ'および金属層３
７ｂ，３７ｂ'を、スパッタ法により順次成膜して所定
形状にパターニングする。

【００７０】さらに、その上に、層間絶縁膜３８として
感光性のアクリル樹脂をスピン塗布法により例えば３μ
ｍの膜厚で形成する。この樹脂に対して、所望のパター
ンに従って露光し、アルカリ性の溶液によって現像処理
する。これにより露光された部分のみがアルカリ性の溶
液によってエッチングされ、層間絶縁膜３８を貫通する
コンタクトホール２６が形成されることになる。

【００７１】その後、画素電極２１となる透明導電膜を
スパッタ法により形成し、パターニングする。これによ
り画素電極２１は、層間絶縁膜３８を貫くコンタクトホ
ール２６を介して、ＴＦＴ２４のドレイン電極３６ｂと
接続されている透明導電膜３７ａ'と接続されることに
なる。このようにして、本実施形態１のアクティブマト
リクス基板を製造することができる。

【００７２】したがって、このようにして得られたアク
ティブマトリクス基板は、ゲート配線２２、ソース配線
２３およびＴＦＴ２４と、画素電極２１との間に厚い膜
厚の層間絶縁膜３８が形成されているので、各配線２
２，２３およびＴＦＴ２４に対して画素電極２１をオー
バーラップさせることができるとともにその表面を平坦
化させることができる。このため、アクティブマトリク
ス基板と対向基板の間に液晶を介在させた透過型液晶表
示装置の構成とした時に、開口率を向上させることがで
きると共に、各配線２２，２３に起因する電界を画素電
極２１でシールドしてディスクリネーションを抑制する
ことができる。

【００７３】また、層間絶縁膜３８を構成するアクリル
系樹脂は、比誘電率が３．４から３．８と無機膜（窒化
シリコンの比誘電率８）に比べて低く、また、その透明
度も高くスピン塗布法により容易に３μｍという厚い膜
厚にすることができるので、ゲート配線２２と画素電極
２１との間の容量および、ソース配線２３と画素電極２
１との間の容量を低くすることができて時定数が低くな
り、各配線２２，２３と画素電極２１との間の容量成分
が表示に与えるクロストークなどの影響をより低減する
ことができて良好で明るい表示を得ることができる。ま
た、露光およびアルカリ現像によってパターニングを行
うことにより、コンタクトホール２６のテーパ形状を良
好にすることができ、画素電極２１と接続電極３７ａ'
との接続を良好にすることができる。さらに、感光性の
アクリル樹脂を用いることにより、スピン塗布法を用い
て薄膜が形成できるので、数μｍという膜厚の薄膜を容
易に形成でき、しかも、パターニングにフォトレジスト
工程も不要であるので、生産性の点で有利である。ここ
で、層間絶縁膜３８として用いたアクリル系樹脂は、塗
布前に着色しているものであるが、パターニング後に全
面露光処理を施してより透明化することができる。この
ように、樹脂の透明化処理は、光学的に行うことができ
るだけではなくて、化学的にも行うことが可能である。

【００７４】本実施形態で層間絶縁膜３８として用いた
感光性樹脂の露光には、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線
（波長４０５ｎｍ）及びｇ線（波長４３６ｎｍ）の輝線
を含む水銀灯の光線を用いるのが一般的である。感光性
樹脂としては、これらの輝線のなかで最もエネルギーの
高い（波長の最も短い）ｉ線に感光性（吸収ピーク）を
有する感光性樹脂を用いることが好ましい。コンタクト
ホールの加工精度を高くするとともに、感光剤に起因す
る着色を最小限に抑制することができる。

【００７５】また、エキシマーレーザからの短波長の紫
外線を用いてもよい。

【００７６】このようにして、着色のない層間絶縁膜を
用いることによって、透過型液晶表示装置の透過率を高
めることができる。従って、液晶表示装置の高輝度化や
バックライトからの光量を抑えることによって低消費電
力化を図ることができる。

【００７７】また、層間絶縁膜３８を、従来の層間絶縁
膜と比べて厚く、数μｍの厚さに形成するので、層間絶
縁膜の透過率はできるだけ高い方が好ましい。但し、人
間の目の視感度は、緑や赤に比べて青に対しては若干低
いので、層間絶縁膜の分光透過率は青色光に対する透過
率が若干低くても、表示品位の低下は少ない。なお、本
実施例では、層間絶縁膜３８の膜厚を３μｍとしたが、
これに限られる訳でなく、光透過率や誘電率を考慮し適
宜設定することができる。なお、容量を十分に小さくす
るためには、層間絶縁膜の膜厚は約１．５μｍ以上が好
ましく、約２．０μｍ以上が更に好ましい。

【００７８】さらに、ＴＦＴ２４のドレイン電極３６ｂ
と画素電極２１とを接続する接続電極２５として透明導
電膜３７ａ'を形成することにより、以下のような利点
を有する。即ち、従来のアクティブマトリクス基板にお
いては、この接続電極を金属層によって形成していたた
め、接続電極が開口部に存在すると開口率の低下の原因
となっていた。これを防ぐため、従来は、ＴＦＴまたは
ＴＦＴのドレイン電極上に接続電極を形成し、その上に
層間絶縁膜のコンタクトホールを形成してＴＦＴのドレ
イン電極と画素電極とを接続するという方法が用いられ
てきた。しかし、この従来の方法では、特に、開口率を
向上させるためにＴＦＴを小型化した場合に、コンタク
トホールを完全にＴＦＴの上に設けることができず、開
口率の低下を招いていた。また、層間絶縁膜を数μｍと
いう厚い膜厚に形成した場合、画素電極が下層の接続電
極とコンタクトするためには、コンタクトホールをテー
パ形状にする必要があり、さらにＴＦＴ上の接続電極領
域を大きく取ることが必要であった。例えば、そのコン
タクトホールの径を５μｍとした場合、コンタクトホー
ルのテーパ領域およびアラインメント精度を考慮する
と、接続電極の大きさとしては１４μｍ程度が必要であ
り、従来のアクティブマトリクス基板では、これよりも
小さいサイズのＴＦＴを形成すると接続電極に起因する
開口率の低下を招いていた。これに対して、本実施形態
１のアクティブマトリクス基板では、接続電極２５が透
明導電膜３７ａ'により形成されているので、開口率の
低下が生じない。また、この接続電極２５は延長され
て、ＴＦＴのドレイン電極３６ｂと、透明導電膜３７
ａ'により形成された付加容量の一方の電極である付加
容量電極２５ａとを接続する役割も担っており、この延
長部分も透明導電膜３７ａ'により形成されているの
で、この配線による開口率の低下も生じない。

【００７９】さらには、ソース配線２３を２層構造とす
ることにより、ソース配線２３を構成する金属層３７ｂ
の一部に膜の欠損があったとしても、ＩＴＯなどの透明
導電膜３７ａにより電気的に接続されるので、ソース配
線２３の断線を少なくできるという利点がある。

【００８０】（実施形態２）本実施形態２では、層間絶
縁膜３８の作製プロセスについて、他の方法を説明す
る。

【００８１】まず、感光性でない有機薄膜をスピン塗布
法により形成する。その上にフォトレジストを形成して
パターニングした後、エッチング処理を施して層間絶縁
膜３８を貫通するコンタクトホール２６を形成すると共
に層間絶縁膜３８のパターニングを行う。

【００８２】または、感光性でない有機薄膜を積層し、
その上にフォトレジストを形成してパターニングした
後、エッチング処理を施して層間絶縁膜３８のパターニ
ングを行ってもよい。

【００８３】感光性を有さない有機薄膜の材料として
は、例えば、熱硬化性アクリル系樹脂を用いることがで
きる。具体的には、日本合成ゴム社製のJSS-924（２液
タイプ）やJSS-925（１液タイプ）を用いることができ
る。これらの樹脂も概ね２８０℃以上の耐熱性を有して
いる。また、感光性を有さない樹脂を用いて層間絶縁膜
を形成することによって、樹脂の設計の自由度が上が
り、例えば、ポリイミド樹脂を用いることもできる。無
色透明なポリイミド樹脂としては、２，２−ビス（ジカ
ルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロピレン酸二無水
物、オキシジフタル酸無水物、及びビフェニルテトラカ
ルボン酸無水物などの酸二無水物と、スルホン基及び／
またはエーテル基を有するメタ位置換芳香族ジアミン、
ヘキサフルオロプロピレン基を有するジアミンとも組み
合わせから得られるポリイミドを挙げることができる。
これらのポリイミド樹脂については、例えば、藤田ら、
日東技報、第２９巻、第１号、第２０〜２８頁（１９９
１）に開示されている。また、これらの無色透明ポリイ
ミド樹脂のなかでも、酸二無水物及びジアミンの両方が
ヘキサフルオロプロピレン基を有する樹脂の透明性が高
い。これらフッ素系のポリイミド以外のフッ素系の樹脂
を用いることもできる。フッ素系の材料は無色透明性に
優れるとともに、低誘電率および高耐熱性という特徴を
有している。

【００８４】また、感光性を有さない有機材料からなる
層間絶縁膜をパターニングするために用いるフォトレジ
ストの材料としては、シリコン元素を含有するフォトレ
ジストを用いることが好ましい。上記有機薄膜のエッチ
ングは、ＣＦ₄、ＣＦ₃ＨやＳＦ₆等を含有するエッチン
グガスを用いたドライエッチング法で行うのが一般的で
ある。エッチングされる層間絶縁膜もエッチングレジス
トとして機能するフォトレジストもともに有機材料から
なるので、上記方法でエッチングを行うと選択比を大き
くすることが困難である。特に、本実施形態のように、
１．５μｍ以上の膜厚の層間絶縁膜をエッチングする場
合、層間絶縁膜の厚さとレジスト層の膜厚とがほぼ同程
度なので、材料自身のエッチング速度に十分な差（選択
比）があることが好ましい。例えば、本実施形態の感光
性アクリル系樹脂と通常のフォトレジスト（例えば、東
京応化工業社製ＯＦＰＲ−８００）との選択比は、約
１．５である。これに対し、本実施形態で用いたシリコ
ン元素含有のフォトレジストと感光性アクリル系樹脂と
の選択比は、約２．０以上であり、高精度のパターニン
グが可能である。

【００８５】さらに、他の方法として、シリコン元素を
含有しない通常のフォトレジスト層を形成した後、フォ
トレジスト層の表面にシランカップリング剤（例えば、
ヘキサメチルジシラザン）を塗布し、このシランカップ
リング剤層を酸素プラズマ処理することによって、フォ
トレジスト層のエッチング速度を小さくすることができ
る。これは、シランカップリング剤層が酸素プラズマ処
理によって、酸化シリコン層となり、フォトレジスト層
の保護層として機能するからである。この方法は、シリ
コン元素を含むフォトレジスト材料と組み合わせて用い
ることもできる。

【００８６】上述したシリコン元素を利用して選択比を
向上する方法は、ＣＦ₄、ＣＦ₃ＨまたはＳＦ₆を含有す
るエッチングガスを用いたドライエッチング法において
特に顕著な効果が得られる。

【００８７】このようにして層間絶縁膜３８を形成した
アクティブマトリクス基板においても、上記実施形態１
のアクティブマトリクス基板と同様に、開口率の高い透
過型液晶表示装置を実現することができる。

【００８８】また、層間絶縁膜３８として感光性でない
有機薄膜を用いても、その比誘電率が低く、また、透明
度も高いので３μｍという厚い膜厚にすることができ
る。よって、ゲート配線２２と画素電極２１との間の容
量およびソース配線２３と画素電極２１との間の容量
を、その低い比誘電率と容量の電極間距離が離れる分、
低くすることができる。

【００８９】（実施形態３）図３は、本発明の実施形態
３の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板の１画素部分の構成を示す平面図であり、図４は図
３の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板のＢ−Ｂ'断面図である。なお、図１および図２と
同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付けてそ
の説明を省略する。

【００９０】本実施形態３のアクティブマトリクス基板
では、ＴＦＴ２４のドレイン電極３６ｂに接続される接
続電極２５の先端部である、画素の付加容量の一方の電
極である付加容量電極２５ａに対向する付加容量対向電
極２７が、図１６の付加容量共通配線６を通じて対向基
板上に形成された対向電極に接続される構成となってい
るが、層間絶縁膜３８を貫くコンタクトホール２６ａの
形成位置を、この付加容量共通配線６の一端である付加
容量対向電極２７および付加容量電極２５ａの上部に形
成している。つまり、このコンタクトホール２６ａは、
遮光性の金属膜で構成されている付加容量配線上部に設
けられている。

【００９１】これにより、以下のような利点を有する。
例えば、層間絶縁膜３８の膜厚を３μｍにすると、液晶
セルの厚みである４．５μｍと比較しても無視できない
厚みであるので、コンタクトホール２６ａの周辺に液晶
の配向乱れによる光漏れが発生する。したがって、透過
型液晶表示装置の開口部にこのようなコンタクトホール
２６ａを形成した場合には、この光漏れによるコントラ
ストの低下が生じる。これに対して、本実施形態３のア
クティブマトリクス基板では、付加容量共通配線６の一
端である付加容量対向電極２７および付加容量電極２５
ａの遮光性の金属膜上部にコンタクトホール２６ａが形
成されているので、このような問題は生じない。つま
り、このコンタクトホール２６ａが、遮光性の金属膜で
ある付加容量配線上部に設けられていると、液晶の配向
乱れによる光漏れが発生しても、開口部以外の遮光部で
あってコントラストの低下は生じない。これは、隣接す
るゲート配線２２の一部を付加容量電極として付加容量
を形成する場合にも同様であり、この場合には、隣接す
るゲート配線２２上にコンタクトホール２６ａを形成す
ることにより、ゲート配線２２で遮光してコントラスト
の低下を防ぐことができる。

【００９２】また、このアクティブマトリクス基板は、
ＴＦＴ２４のドレイン電極３６ｂと、コンタクトホール
２６ａとを接続する接続電極２５として透明導電膜３７
ａ'を形成しているので、コンタクトホール２６ａを付
加容量上に形成しても開口率の低下は生じない。

【００９３】したがって、ホール下部においては付加容
量対向電極２７で遮光しているのでその部分で液晶の配
向が乱れたとしても表示には影響無く、コンタクトホー
ル２６ａの形成には、その寸法精度を重視する必要がな
く、大きくしかも滑らかに形成することができて、層間
絶縁膜３８上に形成される画素電極２１がコンタクトホ
ール２６ａで切れることなく、よりうまくつながって、
歩留まりも向上する。

【００９４】（実施形態４）図５は、本発明の実施形態
４の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板の構成を示す一部断面図である。

【００９５】本実施形態４のアクティブマトリクス基板
では、層間絶縁膜３８を貫くコンタクトホール２６ｂが
付加容量共通配線６の上部に形成されており、このコン
タクトホール２６ｂの下部に形成された透明導電膜３７
ａ'の上に金属窒化物層４１が形成されている。

【００９６】これにより、以下のような利点を有する。
層間絶縁膜３８を構成する樹脂と、透明導電膜であるＩ
ＴＯなど、または金属であるＴａ、Ａｌなどとの密着性
には問題がある。例えば、コンタクトホール２６ｂの開
口後の洗浄工程において、コンタクトホール２６ｂの開
口部から、その樹脂と下地との間の界面に洗浄液が侵入
し、樹脂の膜剥がれが生じるという問題があった。これ
に対して、本実施形態４のアクティブマトリクス基板で
は、その樹脂との密着性が良好なＴａＮやＡｌＮなどの
金属窒化物層４１を形成するので、膜剥がれなどの密着
性に関する問題は生じない。

【００９７】この金属窒化物層４１は、層間絶縁膜３８
を構成する樹脂や、透明導電膜である接続電極３７ａ'
およびＴａ、Ａｌなどの金属などと密着性のよいもので
あればいずれを用いてもよいが、接続電極３７ａ'と画
素電極２１とを電気的に接続する必要があるので、良好
な導電性を有している必要がある。

【００９８】（実施形態５）本実施形態５では、透過型
液晶表示装置の駆動方法について説明する。

【００９９】本発明の透過型液晶表示装置においては、
層間絶縁膜を形成することにより各配線と画素電極とを
オーバーラップさせている。画素電極と各配線とがオー
バーラップせずに、その間に間隔が開いていると液晶に
電界の印加されない領域が発生するが、このように画素
電極を各配線にオーバーラップさせることにより、この
領域をなくすことができる。また、隣接する画素電極の
間の液晶にも電界が印加されないが、それによる光漏れ
を各配線により遮断することができる。このため、対向
基板上に、両基板の貼り合わせずれを見込んだ形でブラ
ックマスクを形成する必要がなくなり、開口率を向上さ
せることができる。また、各配線に起因する電界をシー
ルドすることもできるので、液晶の配向不良の抑制を図
ることができるという利点もある。

【０１００】但し、このオーバーラップ幅は、実際の製
造工程でのばらつきを見込んで設定する必要があり、例
えば１．０μｍ程度以上に設定されることが望ましい。

【０１０１】上述のように、ソース配線と画素電極とを
オーバーラップさせる構造とした場合には、ソース配線
と画素電極との間の容量に起因してクロストークが発生
し、表示品位を低下させるという問題があった。特に、
ノートブック型パーソナルコンピューターに用いられる
液晶パネルにおいては、一般的に画素を縦ストライプに
配列するため、ソース配線と画素電極との間の容量の表
示に対する影響が大きい。この理由として、この配列で
は画素電極の形状がソース信号と隣接する部分を長辺と
する長方形となるので、画素電極とソース配線との間の
容量が相対的に大きくなること、また、隣接するソース
配線の表示の色が異なっているため、信号の相関性が少
なく、容量の影響をキャンセルさせることができないこ
となどが考えられる。

【０１０２】本発明の透過型液晶表示装置においては、
層間絶縁膜が有機薄膜からなるので比誘電率が小さく、
また、膜厚を容易に厚くできるので、画素電極と各配線
との間の容量を小さくすることができる。さらにこれに
加えて、ソース配線と画素電極との間の容量の影響を小
さくして、ノートブック型パーソナルコンピューターに
おいても縦クロストークを十分低減させるためには、以
下のような駆動方法を用いることができる。

【０１０３】本実施形態５の透過型液晶表示装置の駆動
方法は、ソース配線と画素電極との間の容量の表示に対
する影響を低減させるために、データ信号の極性を一水
平期間毎に反転させる駆動方法（以下１Ｈ反転という）
を用いて駆動する。

【０１０４】図６に、１Ｈ反転の場合（図７ａ）と、デ
ータ信号の極性をフィールド毎に反転させる駆動方法
（以下フィールド反転という）の場合（図７ｂ）とにつ
いて、ソース配線と画素電極との間の容量が画素の充電
率に与える影響を示している。

【０１０５】図６において、縦軸の充電率差とは、中間
調の一様表示の場合と、中間調表示の中に縦方向の占有
率が３３％である黒のウィンドーパターンを表示させた
場合とにおいて、中間調表示部の液晶に印加される電圧
の実効値差の割合を示している。また、横軸の容量比と
は、ソース配線と画素電極との間の容量に起因する画素
電極の電圧変動に比例し、下記式（１）で定義される。

【０１０６】容量比＝Ｃsd／（Ｃsd＋Ｃls＋Ｃs）・・・（１）但し、Ｃsdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Ｃlsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示し、Ｃsは各画素を構成する付加容量の容量
値を示している。なお、中間調表示とは、透過率が５０
％の場合を示している。

【０１０７】図６から明かなように、本実施形態５によ
る１Ｈ反転の駆動方法は、フィールド反転による駆動方
法に比べて、ソース配線と画素電極との間の容量が同じ
であっても、実際の液晶に印加される実効電圧への影響
を１／５〜１／１０に低減することができることが解
る。この理由は、１Ｈ反転駆動の場合には、１フィール
ドの間に１フィールドの時間に対して十分に短い周期
で、データ信号の極性が反転されるので、＋極性の信号
と−極性の信号とが表示に与える影響がキャンセルされ
るためである。

【０１０８】ところで、対角２６ｃｍのＶＧＡパネルで
表示実験を行ったところ、中間調において充電率差が
０．６％以上になるとクロストークが顕著になって、表
示品位に問題が生じることが解った。このスペックを図
６の図中に点線で示している。図６によれば、充電率差
を０．６％以下にするためには、容量比を１０％以下に
すればよいことが解る。

【０１０９】図８に、対角２６ｃｍのＶＧＡパネルにお
いて、層間絶縁膜の膜厚をパラメーターとして計算した
場合の、画素電極とソース配線とのオーバーラップ量
と、画素電極とソース配線との間の容量との関係を示し
ている。ここで、層間絶縁膜は、上記実施態様１で用い
たアクリル系感光性樹脂（比誘電率３．４）とした。ま
た、このとき、加工精度を考慮すると、画素電極とソー
ス配線との間のオーバーラップ幅は少なくとも１μｍは
必要である。図６および図８によれば、オーバーラップ
幅を１μｍとして充電率差を０．６％以下とするために
は、層間絶縁膜の膜厚が２．０μｍ以上であればよいこ
とが解る。

【０１１０】このように、画素電極をソース配線に対し
てオーバーラップさせた場合、１水平期間毎に信号の極
性を反転させる１Ｈ反転駆動を行うことにより、隣接す
るソース配線の信号の極性を反転させるソースライン反
転駆動を行わななくても縦クロストークが認められない
良好な表示を得ることができ、ノートブック型パーソナ
ルコンピュータにも十分対応することができる。

【０１１１】また、１Ｈ反転駆動において横方向に隣接
する画素電極に入力する信号の極性を反転する、ドット
反転駆動を用いても、上記１Ｈ反転駆動と同様な効果が
得られる。また、ソースライン反転駆動においても、画
素電極とソース配線との間の容量が十分小さい場合に
は、効果的である。さらに、本願発明によると画素電極
とソース配線との間の容量が十分小さいので、隣接する
画素電極に供給される信号に相関が低いカラー表示を行
う場合においても、クロストークの発生を抑制すること
ができる。

【０１１２】（実施形態６）本実施形態６では、液晶に
印加される電圧の極性を１ゲート配線毎に反転させると
共に、対向電極に印加される信号をソース信号の極性の
反転と同期させて、交流駆動する駆動方法について説明
する。

【０１１３】このように対向電極を駆動することによ
り、ソース信号の振幅を小さく抑えることができる。

【０１１４】上記図６に、対向電極を振幅５Ｖで交流駆
動した場合について、同時に示している。図６によれ
ば、対向電極を交流駆動することにより約１割程度、充
電率差が大きくなるものの、１Ｈ反転駆動を行っている
ためにフィールド反転駆動に比べて十分充電率差を小さ
くできる。したがって、この駆動方法でも、縦クロスト
ークが見られない良好な表示を実現することができる。

【０１１５】（実施形態７）本実施形態７は、平坦な画
素電極と各配線をオーバーラップさせて液晶表示の開口
率の向上および液晶の配向不良の抑制を図ることができ
るとともに製造工程が簡略化でき、かつ各配線と画素電
極との間の容量成分が表示に与えるクロストークなどの
影響をより低減して良好な表示を得る場合であり、これ
に加えて、層間絶縁膜の露光および現像後、前記感光性
透明アクリル樹脂に使用する感光剤に対して、基板全面
に露光を行い、不要な感光剤を完全に反応させること
で、透明度の高い層間絶縁膜とする場合である。

【０１１６】図９は、本発明の実施形態７の透過型液晶
表示装置におけるアクティブマトリクス基板の１画素部
分の構成を示す平面図である。

【０１１７】図９において、アクティブマトリクス基板
には、複数の画素電極５１がマトリクス状に設けられて
おり、これらの画素電極５１の周囲を通り、互いに直交
差するように、各ゲート配線５２とソース配線５３が設
けられている。これらのゲート配線５２とソース配線５
３はその一部が画素電極５１の外周部分とオーバーラッ
プしている。また、これらのゲート配線５２とソース配
線５３の交差部分において、画素電極５１に接続される
スイッチング素子としてのＴＦＴ５４が設けられてい
る。このＴＦＴ５４のゲート電極にはゲート配線５２が
接続され、ゲート電極に入力される信号によってＴＦＴ
５４が駆動制御される。また、ＴＦＴ５４のソース電極
にはソース配線５３が接続され、ＴＦＴ５４のソース電
極にデータ信号が入力される。さらに、ＴＦＴ５４のド
レイン電極は、接続電極５５さらにコンタクトホール５
６を介して画素電極５１と接続されるとともに、接続電
極５５を介して付加容量の一方の電極である付加容量電
極５５ａと接続されている。この付加容量の他方の電極
である付加容量対向電極５７は共通配線に接続されてい
る。

【０１１８】図１０は、図９の透過型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板のＣ−Ｃ'断面図であ
る。

【０１１９】図１０において、透明絶縁性基板６１上
に、図９のゲート配線５２に接続されたゲート電極６２
が設けられ、その上を覆ってゲート絶縁膜６３が設けら
れている。その上にはゲート電極６２と重畳するように
半導体層６４が設けられ、その中央部上にチャネル保護
層６５が設けられている。このチャネル保護層６５の両
端部および半導体層６４の一部を覆い、チャネル保護層
６５上で分断された状態で、ソース電極６６ａおよびド
レイン電極６６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層が設けられている。
一方のｎ⁺Ｓｉ層であるソース電極６６ａの端部上に
は、透明導電膜６７ａと金属層６７ｂとが設けられて２
層構造のソース配線５３となっている。また、他方のｎ
⁺Ｓｉ層であるドレイン電極６６ｂの端部上には、透明
導電膜６７ａ'と金属層６７ｂ'とが設けられ、透明導電
膜６７ａ'は延長されて、ドレイン電極６６ｂと画素電
極５１とを接続するとともに付加容量の一方の電極であ
る付加容量電極５５ａに接続される接続電極５５となっ
ている。さらに、ＴＦＴ５４、ゲート配線５２およびソ
ース配線５３、接続電極５５の上部を覆って、感光部分
が現像液に溶解する透明度の高い透明アクリル樹脂（感
光性透明アクリル樹脂）からなる層間絶縁膜６８が設け
られている。

【０１２０】この層間絶縁膜６８上には、画素電極５１
となる透明導電膜が設けられ、層間絶縁膜６８を貫くコ
ンタクトホール６６を介して、接続電極５５である透明
導電膜６７ａ'によりＴＦＴ５４のドレイン電極６６ｂ
と接続されている。

【０１２１】以上のように本実施形態７のアクティブマ
トリクス基板が構成され、以下のようにして製造するこ
とができる。

【０１２２】まず、ガラス基板などの透明絶縁性基板６
１上に、Ｔａ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒなどよりなるゲー
ト電極６２、ＳｉＮ_X，ＳｉＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅などよりなる
ゲート絶縁膜６３、半導体膜（ｉ−Ｓｉ）６４、ＳｉＮ
X，Ｔａ₂Ｏ₅などよりなるチャネル保護膜６５、ソース
電極６６ａおよびドレイン電極６６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層
を順次成膜して形成する。さらに、ソース配線５３およ
び接続電極５５を構成する透明導電膜６７ａ，６７ａ'
および、Ｔａ，Ａｌ，ＭｏＷ，Ｃｒなどよりなる金属膜
６７ｂ，６７ｂ'を、スパッタ法により順次成膜して所
定形状にパターニングする。本実施形態７においても、
ソース配線５３を構成する金属膜６７ｂ，６７ｂ'と透
明導電膜６７ａ，６７ａ'であるＩＴＯ膜の２層構造と
した。この構成には、仮にソース配線５３を構成する金
属膜６７ｂ，６７ｂ'に欠損があったとしても、ＩＴＯ
膜によって電気的に接続されるためにソース配線５３の
断線を少なくすることができるという利点がある。

【０１２３】さらに、その上に、層間絶縁膜６８として
感光性のアクリル樹脂をスピン塗布法により例えば２μ
ｍの膜厚で形成する。この感光性のアクリル樹脂に対し
て、所望のパターンに従って露光し、アルカリ性の溶液
によって現像処理する。これにより露光された部分のみ
がアルカリ性の溶液によってエッチングされ、層間絶縁
膜６８を貫通するコンタクトホール５６などが形成され
る。

【０１２４】その後、これら層間絶縁膜６８およびコン
タクトホール５６上に、画素電極５１となる透明導電膜
をスパッタ法により形成し、これをパターニングする。
これにより、画素電極５１は、層間絶縁膜６８を貫くコ
ンタクトホール５６を介して、ＴＦＴ５４のドレイン電
極６６ｂと接続されている透明導電膜６７ａ'と接続さ
れることになる。このようにして、本実施形態７のアク
ティブマトリクス基板を製造することができる。

【０１２５】本実施形態７では、層間絶縁膜６８を形成
する材料として、感光部分が現像液に溶解する透明度の
高い感光性透明アクリル樹脂（ポジ型感光性アクリル系
樹脂）を用いる。

【０１２６】ポジ型感光性アクリル系樹脂としては、例
えば、メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共
重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジ
ド系ポジ型感光剤を混合した材料が好ましい。この樹脂
はグリシジル基を含むので、加熱によって架橋（硬化）
することができる。硬化後の物性として、誘電率：約
３．４程度、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲の光に
対する透過率：９０％以上が得られる。また、ｉ線（３
６５ｎｍ）の紫外線を照射することより、短時間で脱色
することができる。また、パターニングには、ｉ線以外
の紫外線を用いることができる。本実施形態で使用し
た、感光性アクリル系樹脂の耐熱温度は概ね２８０℃な
ので、約２５０℃〜２８０℃以下の温度条件で、層間絶
縁膜形成後の画素電極の形成等のプロセスを行うことに
よって、層間絶縁膜の劣化は抑制できる。

【０１２７】上述の透明度の高い感光性透明アクリル樹
脂による層間絶縁膜６８の形成工程を、以下にさらに詳
しく説明する。

【０１２８】この層間絶縁膜６８の形成工程は、まず、
感光性透明アクリル樹脂材料を含んだ溶液を基板上にス
ピン塗布し、プリベーキング、パターン露光、アルカリ
現像、純水洗浄の順に一連の通常のフォトパターニング
工程と同様に行う。

【０１２９】即ち、層間絶縁膜６８を感光性透明アクリ
ル樹脂を含んだ溶液をスピン塗布法により、３μｍの膜
厚に形成する。この場合、粘度２９．０ｃｐのアクリル
樹脂をスピン回転数９００〜１１００ｒｐｍで塗布す
る。そうすることにより、画素電極が平坦化されて従来
のような段差が無くなって液晶の配向不良が抑制され、
表示品位が向上する。続いて、基板を約１００℃に加熱
して感光性透明アクリル樹脂の溶媒（乳酸エチル、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなど）
の乾燥を行った。続いて、この感光性透明アクリル樹脂
に対して所望のパターンに従って露光を行い、アルカリ
性の溶液（テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイ
ド；以下ＴＭＡＨという）などにより現像処理を行っ
た。このアルカリ性の溶液により、露光された部分がエ
ッチングされ、層間絶縁膜６８を貫通するコンタクトホ
ール５６を形成することができた。現像液（ＴＭＡＨの
場合）の濃度は０．１〜１．０ｍｏｌ％が好ましい。そ
の濃度が１．０ｍｏｌ％以上であると、露光しない部分
の感光性透明アクリル樹脂の膜厚の減少量が大きく、膜
厚の制御が難しくなる。現像液の濃度が２．４ｍｏｌ％
と高濃度で使用すると、現像のヌキの部分にアクリル樹
脂の変質物が残さとして残り、コンタクト不良が生じ
る。また、濃度が０．１ｍｏｌ％より低いと、現像液を
循環して繰り返し使用する方式の現像装置では濃度の変
動が大きいために濃度制御が難しくなる。

【０１３０】さらに、純水により基板表面に残った現像
液を洗浄する。このように感光性透明アクリル樹脂はス
ピン塗布法により形成できるので、数μｍの膜厚であっ
てもスピンコーターの回転速度と感光性透明アクリル樹
脂の粘度を適度に選ぶことにより容易に膜厚を均一に形
成することが可能である。また、コンタクトホール部の
テーパ形状は、パターン露光時の露光量と現像液濃度、
現像時間を適度に選ぶことにより緩やかな形状を得るこ
とができる。

【０１３１】現像後、感光性透明アクリル樹脂に使用す
る感光剤の種類（例えばナフトキノンジアジト系感光
剤、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤）や量によっ
ては、樹脂が着色して見えることがある。そのため、基
板全面に露光を行い、樹脂に含まれる着色している不要
な感光剤を完全に反応させて、可視領域での光吸収をな
くし、アクリル樹脂の透明化を図る。感光剤としてナフ
トキシジアジド系ポジ型感光剤または／およびナフトキ
ノンジアジド系感光剤などを含む。ここで、アクリル樹
脂の膜厚を３μｍ塗布した後、透過光の波長（ｎｍ）に
対する、表面を露光した場合の露光前後の透過率の変化
を図１１に示している。図１１からも解るように、例え
ば透過光の波長４００ｎｍにおいて、紫外光などの光を
照射しなかった場合、その透過率が６５パーセントであ
ったものが、光照射後にはその透過率が９０パーセント
以上に改善されている。この場合、露光は基板の前面か
ら行うが、裏面からの露光を併用することにより短時間
でこの処理を完了することができ、装置スループットの
向上に寄与することができる。

【０１３２】最後に、基板の加熱を行い、架橋反応によ
り樹脂を硬化させる。つまり、樹脂を硬化させるために
基板をホットプレート上またはクリーンオーブン内に設
置し、約２００℃で加熱を行う。

【０１３３】このように、透明感光性樹脂を用いること
により、従来のようなエッチング、レジスト剥離工程を
経ずにフォト工程のみで、層間絶縁膜６８および、この
層間絶縁膜６８上に形成された画素電極とスイッチング
素子のドレイン電極とを接続するための層間絶縁膜６８
を貫くコンタクトホール５６を形成することができて製
造工程が簡略化される。このときの感光性透明アクリル
樹脂の膜厚は、樹脂溶液の粘度とスピン塗布時のスピン
コーターの回転速度を適当に選ぶことにより、０．０５
μｍから１０μｍまでの必要とされる膜厚（本実施形態
７の場合には３μｍ、膜厚が厚くなればその分だけ光透
過率が低下して着色してくる）に均一に形成することが
できる。

【０１３４】さらに、ＩＴＯをスパッタリングによりこ
の感光性透明アクリル樹脂上に５０〜１５０ｎｍの膜厚
に成膜し、パターニングを行い画素電極５１を形成す
る。この画素電極５１であるＩＴＯ膜の膜厚が５０ｎｍ
以上であれば、このＩＴＯ膜の表面隙間からの薬液の侵
入を防ぐことができ、剥離液に使用する薬液（ジメチル
スルホキシド等）によって生ずる樹脂の膨潤を抑制する
のに効果が得られた。以上の製造方法により、本実施形
態７のアクティブマトリクス基板を作製することができ
る。

【０１３５】したがって、本実施形態７においても、層
間絶縁膜６８の存在により、ソース配線およびゲート配
線部分以外は画素開口部分となる高光透過率の高開口率
の明るい液晶表示装置を実現することができる。

【０１３６】また、層間絶縁膜６８の存在により平坦化
が可能になり、下層の配線およびスイッチング素子によ
る段差の影響をなくすることができ、従来、段差部で起
こっていた画素電極のドレイン側の断線をなくすること
ができ、欠陥画素を減少させることができる。また、こ
の段差による液晶の配向不良をも防止することができ
る。さらに、ソース配線５３と画素電極５１の間は層間
絶縁膜６８を間に挟んで絶縁されているために、従来生
じていたソース配線５３と画素電極５１の間の電気的リ
ークによる欠陥絵素も減少することになる。

【０１３７】さらに、従来、層間絶縁膜６８を形成する
のに必要であった成膜、フォトレジストによるパターン
形成工程、エッチング工程、レジスト剥離工程、洗浄工
程が、本実施形態７においては樹脂形成工程のみで形成
することができ、製造工程が簡略化される。

【０１３８】（実施形態８）本実施形態８は、上記実施
形態７における層間絶縁膜６８とその下地膜との間の密
着性を向上させる場合である。

【０１３９】下地膜の材料によっては、層間絶縁膜６８
として用いる感光性透明アクリル樹脂との密着性が良く
ない場合があるが、この場合に、図９の上記実施形態７
における感光性透明アクリル樹脂の塗布前の基板表面の
下地膜として、ゲート絶縁膜６３、チャネル保護膜６
５、ソース電極６６ａ、ドレイン電極６６ｂ、透明導電
膜６７ａ，６７ａ'および金属膜６７ｂ，６７ｂ'の表面
に、Ｍ型水銀ランプ（８６０Ｗ）を使用して酸素雰囲気
中で紫外光の照射を行ってその表面を荒らし、その後、
その荒れた表面上に感光性透明アクリル樹脂による層間
絶縁膜６８を形成する。その他の形成工程は上記実施形
態７と同様な方法によりアクティブマトリクス基板を作
製する。この形成方法により、表面が荒れた下地膜と感
光性透明アクリル樹脂との間の密着性が向上するため
に、下地膜と感光性透明アクリル樹脂による層間絶縁膜
６８との界面に、例えばある種の薬品、例えばＩＴＯを
エッチングする塩酸と塩化鉄との混合液などが侵入する
ことによってこれらの膜間で膜剥がれが起こるという従
来の問題はなくなる。

【０１４０】このように、層間絶縁膜６８を形成する前
の基板表面に紫外光を照射することにより、層間絶縁膜
６８とその下地膜との間の密着性が向上し、プロセス中
の処理に対して安定なデバイスを実現することができ
る。

【０１４１】また、本発明において、層間絶縁膜６８と
その下地膜との間の密着性を向上する方法として、層間
絶縁膜６８を形成するための樹脂を塗布する前に、下地
膜の表面をシランカップリング剤で表面処理を行う方法
がある。シランカップリング剤のなかでも、ヘキサメチ
ルジシラザン、ジメチルジエトキシシラン、ｎ−ブチル
トリメトキシシラン等が、特に密着性の改善効果が著し
い。例えば、下地膜として、窒化シリコン膜を用いた場
合、シランカップリング剤処理を行うことによって、無
処理の場合と比較して、約１０％密着強度が向上した。
また、樹脂と下地膜との密着性が低い場合に起こる、樹
脂の架橋反応に伴う内部応力によって樹脂のパターンが
ずれるという現象が、シランカップリング剤処理を行う
ことによって完全に防止することができた。

【０１４２】なお、シランカップリング剤は、上述のよ
うに下地膜に塗布してもよいし、層間絶縁膜を形成する
樹脂材料中にブレンドしてもよいし、これらを併用して
もよい。例えば、感光性アクリル系樹脂にジメチルエト
キシシランを１ｗｔ％添加することによって、シリコン
窒化膜との密着強度が７０％向上した。

【０１４３】（実施形態９）本実施形態９は、上記実施
形態７における層間絶縁膜６８とその上に成膜される画
素電極材料との間の密着性を向上させる場合である。

【０１４４】図９の上記実施形態７において、感光性透
明アクリル樹脂による層間絶縁膜６８を形成した後、ド
ライエッチング装置を用いて酸素プラズマにより、層間
絶縁膜６８の表面から１００〜５００ｎｍの膜厚まで灰
化処理を行った。この灰化処理においては、平行平板型
プラズマエッチング装置が使用され、ＲＦパワー１．２
ＫＷ、圧力８００ｍＴｏｒｒ、酸素流量３００ｓｃｃ
ｍ、温度７０℃、ＲＦ印加時間１２０ｓｅｃの条件で、
アクリル樹脂の表面を灰化させる。このとき、酸素プラ
ズマ中で行ってその表面は有機物の酸化分解で水と二酸
化炭素が抜けて出て行き、荒れた状態となる。

【０１４５】その後、画素電極５１となるＩＴＯ膜をス
パッタリングにより、この灰化処理を行って表面が荒れ
た感光性透明アクリル樹脂上に５０〜１５０ｎｍの膜厚
に成膜し、パターニングを行って画素電極５１を形成す
ることで、アクティブマトリクス基板を作製する。この
灰化処理を行うことにより、画素電極５１と、その下層
膜として表面が荒れた感光性透明アクリル樹脂による層
間絶縁膜６８との密着性が大きく向上し、基板洗浄時に
超音波を印加してもこれらの膜の間で膜剥がれが無くな
った。上記灰化処理膜厚であるが、１００ｎｍより薄い
場合には効果が得られず、また、５００ｎｍよりも厚い
場合には、感光性透明アクリル樹脂の膜減りが大きすぎ
るために、基板内での感光性透明アクリル樹脂の膜厚に
ばらつきが大きくなりすぎて、表示上問題となる。上記
のドライエッチング装置はバレル方式、ＲＩＥ方式など
その方式によらず密着性改善効果が得られた。

【０１４６】このように、層間絶縁膜６８上に画素電極
材料を成膜する前に酸素プラズマによりその表面を灰化
することにより、この層間絶縁膜６８とその上に成膜さ
れる画素電極材料との間の密着性が向上し、プロセス中
の処理に対してより安定なデバイスを実現することがで
きる。さらに、この灰化処理を行うことにより、コンタ
クトホール部の残留物を除去することができるので、コ
ンタクトホール部における接続不良の発生を抑制する効
果もある。

【０１４７】本実施形態において、層間絶縁膜を形成す
る樹脂の架橋処理の後で灰化処理を行った。樹脂の架橋
反応はガスの発生を伴うので、樹脂の架橋処理を行う前
に灰化処理を行うよりも、架橋処理後に灰化処理を行う
ことによって、灰化処理が安定するという効果がある。

【０１４８】（実施形態１０）本発明の実施形態１０に
よる透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の
１画素部分の構成を図１４に示す。また、図１４のアク
ティブマトリクス基板のＤ−Ｄ'に沿った断面図を図１
５に示す。なお、図１及び図２と同様の機能を有する部
材には同じ参照符号を付し、説明を省略する。

【０１４９】本実施形態のアクティブマトリクス基板で
は、ＴＦＴ２４と画素電極２１とのコンタクトと、付加
容量電極２５ａと画素電極２１とのコンタクトとを、そ
れぞれコンタクトホール２６ａと２６ｂを介して取って
いる。また、ソース配線２３を金属からなる単層で形成
した。勿論、２層以上の多層構造としてもよい。付加容
量電極２５ａは、これまでの実施形態と同様に、ソース
配線２３と同じ材料を用い、同一の工程で形成した。層
間絶縁膜３８を貫くコンタクトホール２６ａ及び２６ｂ
の形成位置は、それぞれ、ドレイン電極３６ｂに一部が
重なるように形成された金属電極２３ｂ上部および付加
容量電極２５ａ上とした。すなわち、コンタクトホール
２６ａ及び２６ｂは、何れも遮光性を有する金属電極上
に形成されている。

【０１５０】本実施形態による透過型液晶表示装置は、
以下の利点を有する。本発明で用いられる層間絶縁膜３
８の膜厚は従来に比べて非常に厚く、例えば、３μｍで
ある。この厚さは、典型的な液晶層の厚さ（セルギャッ
プ）４．５μｍと同等であるので、コンタクトホール２
６ａおよび２６ｂの周辺に液晶分子の配向乱れによる光
漏れが生じる。従って、コンタクトホール２６ａおよび
２６ｂを透過型液晶表示装置の開口部に形成すると、光
漏れによってコントラストの低下が生じる。これに対
し、本実施形態のアクティブマトリクス基板では、付加
容量を形成する一方の電極である付加容量電極２５ａで
コンタクトホール２６ｂの近傍を遮光するとともに、金
属電極２３ｂでコンタクトホール２６ａの近傍を遮光し
ているので、コンタクトホール２５ａ及び２５ｂによる
コントラストの低下の問題を防止できる。また、付加容
量対向電極２７を付加容量電極２５ａからはみ出さない
ように形成することによって、更に開口率を向上するこ
とができる。

【０１５１】なお、本実施形態ではＣｓ−Ｃｏｍｍｏｎ
方式について説明したが、Ｃｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ方式で
も同様の効果が得られる。

【０１５２】以上の各実施形態１〜１０においては、画
素電極と各配線をオーバーラップさせて液晶表示の開口
率の向上および液晶の配向不良の抑制を図ることができ
るとともに製造工程が簡略化でき、かつ各配線と画素電
極との間の容量成分が表示に与えるクロストークなどの
影響をより低減して良好な表示を得ることができる。ま
た、これに加えて、広視野角化を図ることができる。

【０１５３】この広視野角化が図られる理由としては、
画素電極の表面が平坦なために液晶の配向乱れが無くな
ったこと、また、配線電界によるディスクリネーション
ラインがなくなったこと、また、隣接する開口部の間隔
が約数μｍから十数μｍであるのに対し、層間絶縁膜を
数μｍの厚膜に形成することによって、バックライトか
らの斜め光を有効に利用できること、さらには、コント
ラストが大きくなったこと（１０．４インチのＳＶＧＡ
で１：３００以上）などが挙げられる。そのために、液
晶の屈折率異方性（△ｎ）×セル厚（ｄ）であるリタデ
ーションの値を小さくすることが可能になった。ここで
は主にセル厚ｄを変えている。一般に、△ｎ×ｄを小さ
くすると視野角が広くなるが、コントラストが悪くなっ
てしまう。ところが、本発明においては、画素電極と各
配線との間に従来設けていたマージンを無くすことで、
画素電極が大きくなり、例えば、１０．４インチＶＧＡ
では、開口率が６５パーセントから８５パーセントとな
って２０ポイント（約３０％）増え、その明るさも１．
５倍以上となった。また、１２．１インチＸＧＡでは、
開口率が５５％から８０％に大幅に改善される。これ
は、例えば、従来の構成において、ソース配線幅が６μ
ｍ、ソース配線と絵素電極との間隔が３μｍ、貼り合わ
せ精度が５μｍとすると、隣接する開口部の間隔として
２２μｍ以上必要であったのに対し、ソース配線に絵素
電極を重ねる構成を用いれば、隣接する開口部の間隔は
ソース配線の幅６μｍとすることがで、表示に寄与しな
い領域の面積を大幅に減少できるので、開口率を大幅に
向上できる。

【０１５４】なお、上記実施形態３，４では、付加容量
の一方の電極（付加容量電極）が付加容量共通配線を通
じて対向電極に接続される構造の透過型液晶表示装置に
ついて説明したが、付加容量電極が、隣接する画素のゲ
ート配線２２である構造としても同様の効果が得られ
る。この場合を図１２および図１３のＣｓ−ｏｎ−Ｇａ
ｔｅ方式の液晶表示装置に示している。このＣｓ−ｏｎ
−Ｇａｔｅ方式とは、直前または次のゲート配線２２と
画素電極２１とを重ねて付加容量Ｃｓを形成する方式で
ある。このとき、画素電極２１は自段ゲートには少しし
かのせず、直前または次のゲートに大きくのせるのが望
ましい。

【０１５５】また、上記各実施形態１〜１０では、スピ
ン塗布法により透明度の高い感光性透明アクリル樹脂を
塗布した後、これをパターニングして層間絶縁膜を形成
すると共に、この層間絶縁膜を貫いて該接続電極に達す
るコンタクトホールを形成したものを用いているが、ス
ピン塗布法に限らず他の塗布法、例えばロールコート法
（凹凸の付いたロールとベルトの間に、塗布面をロール
側にして基板部を通す。この凹凸の程度で塗布する厚さ
が決定される。）およびスロットコート法（吐出口の下
に基板部を通す。この吐出口の幅で塗布する厚さが決定
される。）であっても本発明の効果を奏することができ
る。

【０１５６】さらに、上記各実施形態７，８では、一般
に露光プロセスで用いられる紫外線の輝線であるｉ線
（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｇ線
（波長４３６ｎｍ）のうちで、最も波長の短いｉ線（波
長３６５ｎｍ）を用いる。これにより、光照射時間を短
くすることができ、実施形態７の脱色効率も高く、ま
た、実施形態８の表面を荒らす効率も高い。

【０１５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可視光で
ある波長４００から８００ｎｍの光に対する透過率が９
０パーセント以上の透明度の高い有機膜からなる層間絶
縁膜が設けることにより、高透過率で、着色のない層間
絶縁膜を用いることによって、液晶表示装置の透過率を
高めることができる。従って、液晶表示装置の高輝度化
やバックライトからの光量を抑えることによって低消費
電力化を図れる。また、層間絶縁膜が設けられることに
より、各配線と画素電極とをオーバーラップさせること
ができて、開口率を向上することが可能となると共に液
晶の配向不良が抑制できる。この層間絶縁膜は有機薄膜
からなるため、比誘電率が無機薄膜に比べて低く、膜厚
も容易に厚くできるので、各配線と画素電極との間の容
量を低減することができる。よって、ソース配線と画素
電極との間の容量に起因する縦クロストークを低減で
き、また、画素電極とゲート配線との間の容量に起因す
る絵素への書き込み電圧のフィードスルーや製造工程の
ばらつきを低減できる。

【０１５８】さらに、画素電極とソース配線とを１μｍ
以上オーバーラップさせると、開口率を向上できると共
に、その加工精度も良好である。また、層間絶縁膜の膜
厚を１．５μｍ（好ましくは２．０μｍ）以上にする
と、画素電極とソース配線とを１μｍ以上オーバーラッ
プさせても、ソース配線と画素電極との間の容量を十分
小さくすることができ、良好な表示を得ることができ
る。

【０１５９】また、この層間絶縁膜は、感光性アクリル
系樹脂などの感光性の有機薄膜を塗布法により塗布し、
露光および現像によりパターニングして、数μｍという
膜厚の有機薄膜を生産性よく得ることができる。このた
め、生産コストを大幅に増大することなく開口率の高い
液晶表示装置を実現することができる。

【０１６０】また、紫外線に感光する感光性樹脂を用い
て層間絶縁膜を形成する場合、ｉ線に吸収波長のピーク
を有する材料（感光剤）を用いると、コンタクトホール
の加工精度が向上するとともに、感光性樹脂の着色を抑
制できる。ｉ線（３６５ｎｍ）は、露光工程の光源とし
て用いられる水銀灯の輝線のなかで最も短波長で、可視
光の波長領域から離れているからである。着色のない層
間絶縁膜を用いることによって、液晶表示装置やアクテ
ィブマトリクス基板の透過率を高められる。従って、液
晶表示装置の高輝度化やバックライトからの光量を抑え
ることによって低消費電力化を図れる。

【０１６１】また、人間の目の視感度は、緑や赤に比べ
て青に対しては若干低いので、層間絶縁膜の分光透過率
は青色光に対する透過率が若干低くても、表示品位の低
下は少ない。

【０１６２】さらに、層間絶縁膜を貫くコンタクトホー
ルは、付加容量配線またはゲート配線の上部に形成する
ことにより、光漏れが付加容量部分で遮光されてコント
ラスト比を向上できる。

【０１６３】さらには、表示の開口率を向上させること
ができるため、その明るさも向上させることができ、コ
ントラストを悪化させることなく液晶層の厚みを４．５
μｍ以下と薄くしてリタデーション値を小さくして視野
角を広くすることができて、多大なる広視野角化を図る
ことができる。

【０１６４】さらに、本発明に用いた比較的膜厚の厚い
層間絶縁膜によって平坦化が可能になるため、従来、そ
の下層の配線などによる段差部で起こっていた画素電極
のドレイン側における断線など、段差による影響をなく
することができ、また、段差による配向不良を防止する
ことができる。また、ソース配線と画素電極間には層間
絶縁膜を挟んで絶縁されるために、ソース配線と画素電
極間の電気的リークによる欠陥絵素が極めて少なくな
り、製造歩留の向上が可能になり、製造コストの減少も
可能になる。

【０１６５】さらに、画素電極の膜厚が５０ｎｍ以上で
あれば、膜表面隙間からの薬液の侵入を防ぐことがで
き、剥離液に使用する薬液によって生ずる樹脂の膨潤を
抑制することができる。

【０１６６】さらに、従来、層間絶縁膜を形成するため
に必要であった成膜、フォトレジストによるパターン形
成工程、エッチング、レジスト剥離、洗浄工程が、本発
明では樹脂形成工程のみで形成可能であるため、製造工
程の短縮化および簡素化を図ることができて、製造コス
トの減少をも図ることができる。

【０１６７】さらに、層間絶縁膜の露光および現像後、
前記有機膜に使用する感光剤に対して、基板全面に露光
を行い、不要な感光剤を完全に反応させることで、より
透明度の高い層間絶縁膜とすることができる。

【０１６８】さらに、前記有機膜を、その濃度が０．１
から１．０ｍｏｌ％のテトラメチルアンモニウムヒドロ
オキサイド現像液により現像して層間絶縁膜を形成する
と、有機膜の残膜量の制御、コンタクト不良の防止、現
像液の繰り返し処理の際の濃度変動を制御するのが容易
になる。

【０１６９】また、有機薄膜を積層し、その上にフォト
レジストを形成後、エッチングプロセスによりパターニ
ングして形成することで、樹脂の設計の自由度が上が
り、低誘電率および高耐熱性の樹脂を使用できる。

【０１７０】さらに、感光性を有さない有機材料からな
る層間絶縁膜をパターニングするために用いるフォトレ
ジストの材料としては、シリコン元素を含有するフォト
レジストを用いることで、エッチングの選択比が高く高
精度のパターニングが可能である。

【０１７１】さらに、フォトレジスト層の表面にシラン
カップリング剤を塗布し、このシランカップリング剤層
を酸素プラズマ処理することによって、フォトレジスト
層のエッチング速度を小さくすることができる。

【０１７２】さらに、上記シリコン元素を利用して選択
比を向上する方法は、ＣＦ₄、ＣＦ₃ＨまたはＳＦ₆を含
有するエッチングガスを用いたドライエッチング法にお
いて特に顕著な効果が得られる。

【０１７３】また、層間絶縁膜内にシランカップリング
剤を含ませることにより、層間絶縁膜とその下地膜との
間の密着性を向上させることができプロセス中の処理に
対して安定なデバイスが実現する。

【０１７４】さらに、シランカップリング剤のなかで
も、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジエトキシシラ
ン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン等が、特に密着性の
改善効果が著しい。

【０１７５】さらに、層間絶縁膜を形成する前の基板表
面に紫外光を照射することにより、層間絶縁膜とその下
地膜との間の密着性を向上させることができ、プロセス
中の処理に対して安定なデバイスを実現することができ
る。

【０１７６】さらに、層間絶縁膜上に画素電極材料を成
膜する前に酸素プラズマによりその表面を灰化すること
により、この層間絶縁膜とその上に成膜される画素電極
材料との間の密着性を向上させることができ、プロセス
中の処理に対してより安定なデバイスを実現することが
できる。

【０１７７】さらに、前記酸素プラズマによる灰化処理
をを層間絶縁膜の表面より１００ｎｍから５００ｎｍの
厚さすることで、表示品位に問題のない範囲で密着性改
善が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の透過型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板の１画素部分の構成を示
す平面図である。

【図２】図１の透過型液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板のＡ−Ａ'断面図である。

【図３】本発明の実施形態３の透過型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板の１画素部分の構成を示
す平面図である。

【図４】図３の透過型液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板のＢ−Ｂ'断面図である。

【図５】本発明の実施態様４の透過型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板の一部断面図である。

【図６】本発明の実施態様５，６の透過型液晶表示装置
と従来の液晶表示装置とにおける液晶の充電率差と容量
比との関係を示す図である。

【図７】（ａ）は本発明の実施態様５，６の１Ｈ反転の
場合のデータ信号の波形図、（ｂ）は従来のフィールド
反転の場合のデータ信号の波形図である。

【図８】本発明の実施態様５の透過型液晶表示装置にお
ける液晶の容量比とオーバーラップ幅との関係を示す図
である。

【図９】本発明の実施形態７の透過型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板の１画素部分の構成を示
す平面図である。

【図１０】図９の透過型液晶表示装置におけるアクティ
ブマトリクス基板のＣ−Ｃ'断面図である。

【図１１】本発明の実施形態７の透過型液晶表示装置に
おいて、アクリル樹脂の透過光の波長（ｎｍ）に対する
露光前後の透過率の変化を示す図である。

【図１２】Ｃｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ方式の液晶表示装置の
構成を示す回路図である。

【図１３】本発明の実施形態３の構成を図１２の液晶表
示装置に適用した場合のアクティブマトリクス基板の１
画素部分の構成を示す平面図である。

【図１４】本発明の実施形態１０の透過型液晶表示装置
におけるアクティブマトリクス基板の１画素部分の構成
を示す平面図である。

【図１５】図１４の透過型液晶表示装置におけるアクテ
ィブマトリクス基板のＤ−Ｄ'断面図である。

【図１６】アクティブマトリクス基板を備えた従来の液
晶表示装置の構成を示す回路図である。

【図１７】従来の液晶表示装置におけるアクティブマト
リクス基板のＴＦＴ部分の断面図である。

【符号の説明】

６付加容量用共通配線２１，５１画素電極２２，５２ゲート配線２３，５３ソース配線２４，５４ＴＦＴ２５，５５接続電極２６，２６ａ，２６ｂ，５６コンタクトホール３１，６１透明絶縁性基板３２，６２ゲート電極３６ａ，６６ａソース電極３６ｂ，６６ｂドレイン電極３７ａ，３７ａ'，６７ａ，６７ａ' 透明導電膜３７ｂ，３７ｂ'，６７ｂ，６７ｂ' 金属層３８，６８層間絶縁膜４１窒化チタン層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｈ０１Ｌ 21/312 Ｄ５Ｆ１１０ 29/786 29/78 ６１９Ａ (72)発明者岡本昌也大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者近藤直文大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者片山幹雄大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者咲花由和大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者山本明弘大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中田幸伸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者錦博彦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者嶋田吉祐大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H090 HA02 HA08 HB12 HB13 HC05 HC09 HC12 HC13 HD06 HD07 LA04 2H092 GA17 GA29 HA04 JA26 JA46 JB57 KB25 MA10 MA15 MA17 MA23 NA07 NA23 4M104 BB02 BB13 BB16 BB17 BB18 CC05 DD37 GG20 5C094 AA02 AA06 AA10 AA12 AA22 AA43 AA44 BA03 BA43 CA19 DA14 DA15 DB04 EA04 EA05 EA07 EB02 FB12 FB15 5F058 AA10 AB07 AC04 AC07 AF04 AH02 5F110 AA09 AA16 AA30 BB01 CC07 DD02 EE03 EE04 FF01 FF02 FF03 GG02 GG35 HK01 HK02 HK03 HK04 HK06 HK07 HK09 HK21 HK22 HK33 HL01 HL07 HL11 HL14 HL23 HM18 NN04 NN05 NN12 NN22 NN24 NN27 NN28 NN36 NN39 NN40 NN72 NN73 QQ01 QQ02 QQ19 QQ30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲート配線と、ソース配線と、該ゲート
配線と該ソース配線との交差部の近傍に設けられたスイ
ッチング素子とを有し、該スイッチング素子は前記ゲー
ト配線に接続されたゲート電極と、前記ソース配線に接
続されたソース電極と、液晶層に電圧を印加するための
画素電極に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示
装置であって、前記スイッチング素子、前記ゲート配線および前記ソー
ス配線の上部に、波長４００から８００ｎｍの光に対す
る透過率が９０パーセント以上であり、かつ、分光透過
率が、緑・赤色光に対して青色光の透過率が低い感光性
有機膜からなる層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に前記画素電極が設けられ、前記層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前記画
素電極と前記ドレインとを、前記ゲート配線または付加
容量配線上部で接続する電極を有する液晶表示装置。
【請求項２】ゲート配線と、ソース配線と、該ゲート
配線と該ソース配線との交差部の近傍に設けられたスイ
ッチング素子とを有し、該スイッチング素子は前記ゲー
ト配線に接続されたゲート電極と、前記ソース配線に接
続されたソース電極と、液晶層に電圧を印加するための
画素電極に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示
装置であって、前記スイッチング素子、前記ゲート配線および前記ソー
ス配線の上部に、ｉ線（３６５ｎｍ）にピーク波長を有
し、かつ、波長４００から８００ｎｍの光に対する透過
率が９０パーセント以上の感光性有機膜からなる層間絶
縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に前記画素電極が設けられ、前記層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して前記画
素電極と前記ドレインとを、前記ゲート配線または付加
容量配線上部で接続する電極を有する液晶表示装置。